Вплив фазової швидкості повільної моди на нелінійні хвильові структури у двотемпературній неізотермічній плазмі
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe71.6.505Ключові слова:
фазова швидкiсть у повiльному й швидкому режимах, неiзотермiчна плазма, псевдопотенцiал Сагдєєва, стискальнi солiтони повiльного режиму та подвiйнi шариАнотація
У беззiткненнєвiй, ненамагнiченiй нерелятивiстичнiй плазмi, що складається з теплих адiабатичних позитивних I негативних iонiв, теплих iзотермiчних позитронiв i двотемпературних неiзотермiчних електронiв, методом псевдопотенцiалу Сагдєєва дослiджено нелiнiйнi хвильовi структури повiльної моди. “Дисперсiйне спiввiдношення” виводиться з базового набору нормалiзованих рiвнянь для рiдини у припущеннi, що розв’язки мають вигляд поодинокої хвилi, а потiм аналiтично визначається фазова швидкiсть повiльного режиму (VS). Вплив нормалiзованої фазової швидкостi (VS) на солiтони повiльної моди великої амплiтуди й подвiйнi шари повiльної моди малої амплiтуди всебiчно проаналiзовано за допомогою профiлiв потенцiальної функцiї Сагдєєва ψ(ϕ), розв’язкiв поодинокої хвилi першого (ϕ1) I другого (ϕ2) порядку та розв’язкiв подвiйного шару ϕDL у двотемпературнiй неiзотермiчнiй електроннiй плазмi.
Посилання
1. G.O. Ludwig, J.L. Ferreira, Y. Nakamura. Observation of ion-acoustic rarefaction solitons in a multicomponent plasma with negative ions. Phys. Rev. Lett. 52, 275 (1984).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.52.275
2. R.L. Merlino, J.J. Loomis. Double layers in a plasma with negative ions. Phys. Fluids B 2, 2865 (1990).
https://doi.org/10.1063/1.859355
3. B. Song, N.D. Angelo, R.L. Merlino. Ion-acoustic waves in a plasma with negative ions. Phys. Fluids B 3, 284 (1991).
https://doi.org/10.1063/1.859736
4. R. Ichiki, S. Yoshimura, T. Watanabe, Y. Nakamura, Y. Kawai. Experimental observation of dominant propagation of the ion-acoustic slow mode in a negative ion plasma and its application. Phys. Plasmas 9, 4481 (2002).
https://doi.org/10.1063/1.1515770
5. L.L. Yadav, R.S. Tiwari, S.R. Sharma. Ion-acoustic compressive and rarefactive solitons in an electron-beam plasma system. Phys. Plasmas 1, 559 (1994).
https://doi.org/10.1063/1.870801
6. M.K. Mishra, R.S. Chhabra. Ion-acoustic compressive and rarefactive solitons in a warm multicomponent plasma with negative ions. Phys. Plasmas 3, 4446 (1996).
https://doi.org/10.1063/1.872063
7. X. Mushinzimana, F. Nsengiyumva. Large amplitude ionacoustic solitary waves in a warm negative ion plasma with superthermal electrons: The fast mode revisited. AIP Adv. 10, 065305 (2020).
https://doi.org/10.1063/1.5127199
8. K. Kumar, M.K. Mishra. Large amplitude ion-acoustic solitons in warm negative ion plasmas with superthermal electrons. AIP Adv. 7, 115114 (2017).
https://doi.org/10.1063/1.4996267
9. G.S. Lakhina, S.V. Singh, A.P. Kakad, F. Verheest, R. Bharuthram. Study of nonlinear ion- and electronacoustic waves in multi-component space plasmas. Non Linear Processes in Geophys. 15, 903 (2008).
https://doi.org/10.5194/npg-15-903-2008
10. C.P. Olivier, S.K. Maharaj, R. Bharuthram. Ion-acoustic solitons, double layers and supersolitons in a plasma with two ion and two electron species. Phys. Plasmas 22, 082312 (2015).
https://doi.org/10.1063/1.4928884
11. F. Verheest, M.A. Hellberg, I. Kourakis. Acoustic solitary waves in dusty and/or multi-ion plasmas with cold, adiabatic and hot constituents. Phys. Plasmas 15, 112309 (2008).
https://doi.org/10.1063/1.3026716
12. T.S. Gill, P. Bala, H. Kaur, N.S. Saini, S. Bansal, J. Kaur. Ion-acoustic solitons and double layers in a plasma consisting of positive and negative ions with non-thermal electrons. Eur. Phys. J. D 31, 91 (2004).
https://doi.org/10.1140/epjd/e2004-00121-4
13. H. Schamel, V.I. Maslov. Adiabatic growth of electron holes in current-carrying plasmas. Phys. Scripta T 50, 42 (1994).
https://doi.org/10.1088/0031-8949/1994/T50/006
14. V.I. Maslov, H. Schamel. Growing electron holes in drifting plasmas. Phys. Lett. A 178, 171 (1993).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(93)90746-M
15. H. Schamel, V. Maslov. Langmuir wave contraction caused by electron holes. Phys. Scripta T 82, 122 (1999).
https://doi.org/10.1238/Physica.Topical.082a00122
16. I.V. Borgun, N.A. Azarenkov, A. Hassanein et al. Double electric layer influence on dynamic of EUV radiation from plasma of high-current pulse diode in tin vapor. Phys. Lett. A 377 (3-4), 307 (2013).
https://doi.org/10.1016/j.physleta.2012.11.027
17. V.I. Maslov. Electron beam excitation of a potential well in a magnetized plasma waveguide. Phys. Lett. A 165 (1), 63 (1992).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(92)91055-V
18. V.I. Maslov, A.P. Fomina, R.I. Kholodov et al. Accelerating field excitation, occurrence and evolution of electron beam near jupiter. Prob. Atomic Sci. Technol. 4, 106 (2018).
19. S.G. Tagare. Effect of ion temperature on ion-acoustic solitons in a two-ion warm plasma with adiabatic positive and negative ions and isothermal electrons. J. Plasma Phys. 36, 301 (1986).
https://doi.org/10.1017/S0022377800011776
20. S.G. Tagare, R. Virupakshi Reddy. Effect of ionic temperature on ion-acoustic solitons in a two-electron-temperature plasma with adiabatic positive and negative ions and isothermal electrons. Plasma Phys. and Controlled Fusion 29, 671 (1987).
https://doi.org/10.1088/0741-3335/29/5/008
21. M.K. Mishra, R.S. Chhabra, S.R. Sharma. Obliquely propagating ion-acoustic solitons in a multicomponent magnetized plasma with negative ions. J. Plasma Phys. 52, 409 (1994).
https://doi.org/10.1017/S0022377800027227
22. S.K. Maharaj, R. Bharuthram, S.V. Singh, G.S. Lakhina. Existence domains of slow and fast ion-acoustic solitons in two-ion space plasmas. Phys. Plasmas. 22, 032313 (2015).
https://doi.org/10.1063/1.4916319
23. S. Sebastian, M. Michael, G. Sreekala, Venugopal Chandu. Fast and Slow mode solitary waves in a five-component plasma. Brazilian J. Phys. 47 (1) (2016).
https://doi.org/10.1007/s13538-016-0465-9
24. G.S. Lakhina, S. Singh, R. Rubia, S. Devanandhan. Electrostatic solitary structures in space plasmas: Soliton perspective. MDPI J. Plasma 4, 10.3390 (2021).
https://doi.org/10.3390/plasma4040035
25. K. Stasiewicz. Theory and observations of slow-mode solitons in space plasmas. Phys. Rev. Lett. 93, 12 (2004).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.125004
26. A.E. Dubinov, I.N. Kitayev, D.Y. Kolotkov. The separation of ions and fluxes in non linear ion-acoustic waves Phys. Plasma 28, 083702 (2021).
https://doi.org/10.1063/5.0059952
27. X. Mushinzimana, F.N. Nsengiyumva, L.L. Yadav. Large amplitude slow ion-acoustic solitons, supersolitons and double layers in a warm negative ion plasma with superthermal electrons. AIP Advances 11, 025325 (2021).
https://doi.org/10.1063/5.0039372
28. M.K. Mishra, A.K. Arora, R.S. Chhabra. Ion-acoustic compressive and rarefactive double layers in a warm multicomponent plasma with negative ions. Phys. Rev. E 66, 046402 (2002).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.66.046402
29. K.Y. Kim. Weak monotonic double layers. Phys. Lett. A (Netherlands) 97A, 45 (1983).
https://doi.org/10.1016/0375-9601(83)90098-1
30. H. Schamel. Weak double layers: Existence, stability, evidence. Z. fur Naturforchung (FRG) 38, 1170 (1983).
https://doi.org/10.1515/zna-1983-1102
31. S. Sutradhar, S. Bujarbarua. Ion-acoustic double layers in the auroral plasma. J. Phys. Soc. Japan 56, 139 (1987).
https://doi.org/10.1143/JPSJ.56.139
32. H. Schamel. A modified Korteweg-de Vries equation for ion-acoustic waves due to resonant electrons. J. Plasma Phys. 9, 377 (1973).
https://doi.org/10.1017/S002237780000756X
33. S.G. Tagare, R.V. Reddy. Effect of higher-order nonlinearity on propagation of non-linear ion-acoustic waves in a collisionless plasma consisting of negative ions. J. Plasma Phys. 35, 219 (1986).
https://doi.org/10.1017/S0022377800011296
34. G.C. Das, S.G. Tagare, J. Sharma. Quasipotential analysis for ion-acoustic solitary waves and double layers in plasmas. Planet Space Sci. 46, 417 (1998).
https://doi.org/10.1016/S0032-0633(97)00142-6
35. R. Roychoudhury, G.C. Das, J. Sharma. Quasipotential analysis for deriving the multidimensional Sagdeev potential equation in multicomponent plasma. Phys. Plasmas 6, 2721 (1999).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
